轴向锁紧装置设计报告.pdf

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总4页第页编号:
专业班级
设计方案报告光轴快速锁
产品名称生产纲领件/年
紧装置
团队成员
零件名称生产批量件/月
1、设计概述
轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。
传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见:
1、螺母锁紧装置:轴端螺纹往往设计得比较长,而螺距又比较小,已造成装拆效率低或造成裸露过长而强度不高的细螺纹的局
部损伤。
2、紧定螺钉套锁紧装置:为了确保锁紧的可靠性,只有增加螺钉的旋紧力,这样,既增加了拆卸难度,又增加了轴面损伤、螺
钉及套螺孔螺纹损坏的可能。
3、销套锁紧装置:靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置;特点是可靠性高,但轴向调整连续性差。
综上所述,传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整,且有的锁紧可靠性不高。为此我们要探究制造一种适于频繁拆装
或轴向调整,且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置,更好地服务应用于各行各业中的生产设备。
2、设计思路和方案
力学中有一类现象称为“自锁现象”,当自锁条件满足时,外力越大,
开发出了各种各样的机械工具,这些工具广泛应用于工农业生产中;在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。
依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置,它的核心部件是内锥形套,其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性(即反
向自锁性)的首要保障,图1为内锥形套结构图。
当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时,内锥形套通过锥面与淬火钢珠接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑
动的趋势。为了实现该装置的反向自锁,内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件:
(1)淬火钢珠相对轴滚动自锁;
(2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。
下面以淬火钢珠为研究对象,分别就这两方面进行受力分析。
图二淬火钢珠的临界自锁状态受力图。
图中:N——轴对淬火钢珠的法向反作用力;
P——外力导致内锥形套通过B点作用于淬火钢珠的法向力;
Ta——轴面作用于淬火钢珠的最大静摩擦力;:.
Tb——内锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力;
f1——轴面与淬火钢珠间的静摩擦系数;
f2——内锥形套锥面与淬火钢珠问的静摩擦系数;
R——淬火钢珠的半径。
淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时,必有:

MP•R•sin'T•R•1cos'
M0AB
A
P•R•sin'T•R•(1cos')0
故:B图1内锥套结构图
'
tgf
Tf•P22
将代入上式,整理得:
B2
整理上式,可得滚动自锁角为:'2arctgf
2
可知,淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为:'即2arctgf
2
FP•sin'T•cos'T
又有F0
xxBA
所以P•sin'T•cos'T01
BA
Tf•N2
A1
因为Tf•P3
B2
NP•cos'T•sin'4
B
将式(2)、(3),(4)代人式(1),整理可得1f•f•sin'ff•cos'0图2淬火钢珠的临界自锁状态受力图
1212
''
则由以上可知,淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为:即arctgff/1f•f
1212
综合上述受力分析的结果,可得反向自锁式轴向锁紧装置实现反向自锁的条件为::.

min2arctgf,arctgff/1f•f5材料45钢查得:f,f15
2121212
(实际应中,为保证装置反向自锁的可靠性及结构的紧凑性,φ值的选择应比式(5)所求得的值小2~3°为宜。)
有一点需说明,上述受力分析过程中,不需要考虑弹簧反力对钢珠的作用,其值亦与自锁角大小无关。
3、设计结果
1)外套与内锥形套间,内套与拉帽间均为过盈配合、压力装配;
2)外套与内锥形套端面比内套端面略微突出;
3)内套孔径D2比锁紧轴直径略大,均布钢珠(3—4颗)的最小公共内切圆直径D1比锁紧轴直径略小;
4)内锥形套圆柱面内孔直径比均布钢珠的最小公共外切圆直径略小,并与其内套配合面呈间隙配合;
5)圆柱螺旋压缩弹簧保证淬火钢珠与内锥形套内锥面有效接触,且操作灵活。
图三光轴快速锁紧装置三维剖分图
1-拉帽;2-内套;3-外套;4-内锥形套;5-钢珠;6-弹簧
另外,内锥形套是光轴快速锁紧装置的主要承力件,具有较高的表面硬度。:.
两个关键点的简要说明:
(1)淬火钢珠的数量随轴向力的增大,钢珠的数目宜适当增加。其目的是对于表面硬度相对较低的轴而言,不至于因承
力过于集中而造成表面划伤,从而导致锁紧失效。但就线缆行业盘具装卡而言,绝太多数情况下轴向力均为较小的附属力,钢珠取3~
4颗即可。至于,较大轴向力的装卡时,钢珠数目应适当增加,并需适当提高锁紧轴的表面硬度。
(2)圆柱螺旋压缩弹簧的作用弹簧在该装置中起着不可忽视的作用,它使钢珠与内锥面保持接触,并在二者之问产生
适当的预压力。这避免了装置使用中,因钢珠与内锥面间存在间隙,而不能及位锁紧的可能;同时,也避免了轴向力不稳定时,钢珠
与内锥面间歇接触,从而导致钢珠逐步后退,使锁紧失效的可能。而弹簧的可压缩性又为便捷地解除自锁,简化操作提供了条件。本
设计中弹簧中径为36mm,有效圈数为8圈,长度为26mm,簧丝直径为2mm。。
4、总结和体会
反向自锁式轴向锁紧装置(光轴快速锁紧装置)是适于频繁拆装或轴向调整,且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置。
其与以往传统锁紧装置相比具较大优越性,但在某些方面稍有逊色不足之处,不是十分完美。这需要我们继续深入研究探讨,发
散思维,灵活运用科学知识再创新高。
:.
总页第页编号:
专业班级机制本1303班
产品名称光轴快速锁紧装生产纲领件/年
成本分析报告
置
团队成员胡博文、杨超平、李闯、刘卫士、张艳华、
零件名称内套生产批量件/月
1、材料成本分析
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯外形尺寸45mm140每毛坯可制作件数1每台件数备注
,市场价为P=,毛坯体积Vr2h=140=
毛坯质量mV1747g2kg则单件材料成本FPm2
2、人工费和制造费分析
工时(min)
工序
序号工序内容工序成本分析
名称终准时
机动时间辅助时间
间
1粗车粗车3160外圆
,铣工工人工资10元/小时,车床机床
311
台时40元/小时。本工序用时5min,由工时计算知:
2精车精车3160外圆211本工序用时4min,由工时计算知::.
3粗车粗车40,由工时计算知:
4精车精车405凸台外圆211本工序用时4min,由工时计算知:
5粗车粗车3130外圆311本工序用时5min,由工时计算知:
6精车精车3130外圆211本工序用时4min,由工时计算知:
7钻孔钻20,由工时计算知:
8粗镗粗镗95的孔311本工序用时5min,由工时计算知:
9精镗精镗95的孔211本工序用时4min,由工时计算知:
孔的
10确定孔的位置011本工序用时2min,由工时计算知:
定位
11在3130上钻3各尺寸为
通孔,然后用5的钻扩孔,保证6
钻孔211本工序用时4min,由工时计算知:
的尺寸
,由工时计算知::.
3、总成本
+++++++++++=
总页第页编号:
专业班级机制本1303班
产品名称光轴快速锁紧装生产纲领件/年
成本分析报告
置
胡博文、杨超平、李闯、刘卫士、张艳华、
团队成员
零件名称外套生产批量件/月
1、材料成本分析
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯外形尺寸50mm100每毛坯可制作件数1每台件数备注
,市场价为P=,毛坯体积Vr2h=502100=196cm3
毛坯质量mVPm
2、人工费和制造费分析
工时(min)
工序
序号工序内容工序成本分析
名称
机动时间辅助时间终准时间
1粗车粗车46的外圆
211本工序用时4min,由工时计算知::.
2精车精车,由工时计算知:
钻3165的内通孔211
3钻孔
本工序用时8min,由工时计算知:该工序费用为7元
钻4160内孔211
4粗镗粗镗4160外圆211本工序用时4min,由工时计算知:
5精镗精镗41,由工时计算知:
6粗镗粗镗3165的孔311本工序用时4min,由工时计算知:
7精镗精镗3165的孔211本工序用时4min,由工时计算知:
8切断车端面长度65mm111本工序用时3min,由工时计算知:
3、总成本
++7+++++=
:.
总页第页编号:
专业班级
成本分析报告产品名称光轴快速锁紧装生产纲领件/年
置
团队成员、
零件名称内锥套生产批量件/月
1、材料成本分析
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯外形尺寸45mm30每毛坯可制作件数1每台件数备注
,市场价为P=,毛坯体积Vr2h=140=
毛坯质量mV1747g2kg则单件材料成本FPm2
2、人工费和制造费分析
工时(min)
工序
序号工序内容工序成本分析
名称
机动时间辅助时间终准时间
1粗车粗车41外圆
312本工序用时5min,由工时计算知::.
2精车精车41外圆211本工序用时4min,由工时计算知:
3钻孔钻30的孔311本工序用时5min,由工时计算知:
4粗镗精车33的孔321本工序用时5min,由工时计算知:
5粗镗粗车33的孔321本工序用时5min,由工时计算知:
6粗镗粗镗15的锥面212本工序用时5min,由工时计算知:
粗镗15孔,保证小端厚度为
7精镗211本工序用时4min,由工时计算知:

8切断车端面长度为30mm111本工序用时3min,由工时计算知:
3、总成本
+++++++=
:.
总页第页编号:
专业班级
成本分析报告产品名称光轴快速锁紧装生产纲领件/年
置
团队成员
零件名称拉环生产批量件/月
1、材料成本分析
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯外形尺寸50mm10每毛坯可制作件数1每台件数备注
,市场价为P=,毛坯体积Vr2h=502100=196cm3
毛坯质量mVPm
2、人工费和制造费分析
工序工时(min)
序号工序内容工序成本分析
名称
机动时间辅助时间终准时间:.
1粗车粗车49外圆
311本工序用时5min,由工时计算知:
2精车精车49外圆211本工序用时4min,由工时计算知:
3钻孔粗车3110的内孔311本工序用时5min,由工时计算知:
4精车精车3110的内孔311本工序用时5min,由工时计算知:
5切断车端面长度至5mm111本工序用时3min,由工时计算知:
3、总成本
++++=
综上所得生产成本为各工序陈本与材料成本之和,所以生产成本为
6
+++++=,又因为需要买3个钢珠和一个弹簧,所以估算成本用150
元。
:.
总页第页编号:
专业班级
工艺方案报告(一)产品名称生产纲领件/年
团队成员零件名称生产批量单件
外套
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯尺寸4590每毛坯可制作件数1每台件数备注单件
工序机床量具
序号工序内容工序简图***工时(min)
名称夹具附具
46
粗车的外圆
90°外圆游标卡尺、
1粗车三爪卡盘4
车刀钢尺
90°外圆游标卡尺、
2精车46的外圆三爪卡盘4
精车车刀钢尺
钻30的孔30的钻
游标卡尺、
3钻孔钻35的孔三爪卡盘头35的4
钢尺
钻头
游标卡尺、
4粗镗三爪卡盘S12M4
粗镗:.
游标卡尺、
5精镗精镗
钢尺
游标卡尺、
6粗镗粗镗33的孔三爪卡盘S12M钢尺游标
5
卡尺、钢尺
游标卡尺、
7精镗精镗33的孔三爪卡盘S12M4
钢尺
8切断保证总长为65mm三爪卡盘切断刀钢尺3
编制(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)
标记处数更改文件号签字日期
:.
总页第页编号:
专业班级
工艺方案报告产品名称生产纲领件/年
团队成员零件名称生产批量单件
内套
材料45钢毛坯种类圆钢毛坯尺寸4590每毛坯可制作件数1每台件数备注单件
工序机床量具
序号工序内容工序简图***工时(min)
名称夹具附具
粗车外圆
90°外圆游标卡尺、
1粗车三爪卡盘4
车刀钢尺:.
90°外圆游标卡尺、
2精车外圆三爪卡盘4
精车车刀钢尺
钻25的孔30的钻
游标卡尺、
3钻孔钻35的孔三爪卡盘头35的4
钢尺
钻头
游标卡尺、
4粗镗三爪卡盘S12M4
粗镗
游标卡尺、
5精镗精镗
钢尺
游标卡尺、
6钻孔粗镗6的孔三爪卡盘S12M钢尺游标5
卡尺、钢尺
8切断保证总长为95mm三爪卡盘切断刀钢尺3
编制(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)
标记处数更改文件号签字日期:.
总页第页编号:
专业班级光轴快生产件/年
产品
工艺方案报告(二)速缩紧纲领
名称
装置
团队成员零件内套生产
件/月
名称批量:.
一、对图样关键尺寸及形位公差的分析
保证拉帽与内套的过盈配合以及台阶孔的正确定位。。钻孔时要划线找准位置。
二、加工工艺过程分析
与拉帽配合段要精车,保证过盈量正确。
钻台阶孔时先用4的钻头钻通孔,再用6的钻头扩孔。
:.
总页第页编号:
专业班级光轴快生产件/年
产品
工艺方案报告(二)速缩紧纲领
名称
装置
团队成员零件内锥套生产
件/月
名称批量
一、对图样关键尺寸及形位公差的分析
保证锥度的合理和与外套的过盈配合,
二、加工工艺过程分析
与外套配合段要精车,保证过盈量正确。
保证锥度的合理,一定要对刀精确,防止偏心。:.
总页第页编号:
专业班级
工程管理报告光轴快速
产品名称生产纲领件/年
锁紧装置
团队成员
零件名称生产批量件/月
一、单件生产
1、生产过程组织:在零件的加工过程中,合理组织加工顺序,先易后难,先粗后精,并合理分配各成员任务,保证人人参与、共
同提高、一块学****进步。在粗精加工完成后,能装配的先进行装配,并在最后将全部零件装配成为完整工件。
2、人力资源配置:①方案设计:以胡博文为组长,全体成员参与前期方案设计的讨论,设计图纸由李闯、杨超平、刘卫士等完成。
②零件加工胡博文、杨超平、刘卫士、李闯、等完成。
③报告由张艳华、胡博文、杨超平、等完成。
3、生产进度计划与控制
①进度计划:第10—11周:基本完成设计方案。
第12—14周:审核设计图纸、确定加工所需材料及加工方案的前期准备。
第15—19周:基本完成零件的加工。
第19周:完成四大报告的编制填写。
②进度控制:1、由组长及时了解其他小组的进程,并根据老师意见,确保生产计划顺利完成。对于一些不可抗拒性因素导致
的耽误,及时提出补救措施。
2、对于部分成员有事而耽误的进度,及时有其他成员完成。
3、合理安排进程,根据指导老师的意见,及时调整部分不合理的计划。
4、质量管理
①采用“组内检测、组间检测、指导老师终审”的总原则来保证加工质量。:.
②设计阶段:认真分析装置的作用、各零件的使用要求,设计合理的结构形状,确保加工装置的整体使用性能。
③加工阶段:严格根据工程图纸要求,合理设计加工工艺。
④检测阶段:在达不到精度要求时,及时分析原因,提出补救措施。
⑤装配阶段:再次检查各个零件的精度,确保装配精度,达到装置性能要求。
5、现场管理:1、优化工艺路线及工艺布局,提高加工工艺水平,严格按照图纸要求组织生产,按步进行,确保产品质量。
2、严格按机床操作规程操作,保证操作人员的安全及加工零件的要求。
3、按照“组内自查、组间检查”的原则不定时检查,确保零件的精度要求。
4、加工前检查机床及所需材料,加工后离开车间前,检查材料、工具的是否有遗失,并打扫车间卫生。
二、批量生产
1、生产过程组织:生产过程的空间组织原则:确定生产的节拍及所需要的流水线、生产设备的布置情况。
生产过程的时间组织原则:因生产空间按成组流水线组织,生产过程的时间组织选择平行移动的方式。
2、人力资源配置:车间的人员组织形式以每条流水线分成班组,根据流水线设备数量确定人数,并安排负责人员(车间主任)。
该套筒体、套筒芯人员配备如下:车工4人、铣工2人、钳工1人、质检1人。
3、生产进度计划与控制:
1)作业安排:根据批量生产确定的每天需要生产的数量,安排生产资源、资金以及准备工作。确定外购件和自制件的作
业顺序以及加工开始/结束时间。
2)测定偏差:生产周期为一个月,可选择4个时间结点对进度控制,分别在每周五休息前对进度计划跟踪。按预定时间,
检查计划的执行情况,统计生产实际情况,掌握计划与实际之间的偏差。
3)纠正偏差:根据偏差产生原因和严重程度采取处理措施,并调整周计划。采取措施包括:增加机器数量,增加工人人
数,增加工作时间。
4)提出报告:查证生产过程中的相关情况,汇总成统计分析报告。